Szwedzcy naukowcy opracowali nową metodę druku 3D z celulozy

Celuloza jest jednym z najczęściej występujących w przyrodzie materiałów biologicznych, co zapewnia do niej tani i niemal nieograniczony dostęp.  Sprawia to, że tworzywem tym chętnie zajmują się naukowcy z różnych ośrodków naukowych. Tym razem swoich sił w tym temacie próbują uczeni z Chalmers University of Technology w Szwecji.

Powszechność celulozy związana jest z jej występowaniem w obrębie ściany komórkowej roślin zielonych oraz niektórych grzybów i glonów. Jej zawartość jest zmienna i zależna od konkretnego gatunku, kształtując się w przedziale od 45% do 90%. Wartości te sprawiają, że materiał ten jest najobficiej występującym polimerem organicznym na świecie.

Chociaż druk 3D z „drewna” znany jest nam od dawna i swego czasu był nawet dość popularny, to z prawdziwym drewnem miał w sumie niewiele wspólnego. Typowe tego typu materiały to kompozyty PLA z domieszkami zmielonych drewnianych cząstek. Chociaż po wydrukowaniu model przypominał nieco drewno, a nawet podobnie do niego pachniał, to mimo wszystko jego właściwości wytrzymałościowe nie miały z tym materiałem zbyt wiele wspólnego.

Podejście szwedzkich naukowców do druku 3D z drewna polega na zastosowaniu specjalnych hydrożeli, w których znajdują się nanowłókna celulozy, a sam proces ekstruzji oparty jest na technologii FDM. Jak wiemy za całą tajemnicę dużej wytrzymałości elementów drewnianych odpowiada struktura znajdujących się w jego wnętrzu włókien. Naukowcy pomyśleli również i o tym. Ich sposobem na odwzorowanie tego układu jest zmiana położenia kąta głowicy drukującej lub płaszczyzny platformy roboczej.

Stosując opracowane rozwiązanie naukowcom udało się wydrukować niewielkie struktury, które charakteryzowały się właściwościami wytrzymałościowymi zbliżonymi do prawdziwego drewna. Jedynym problemem całego procesu jest jego skala. Struktura wewnętrzna drewna zawiera włókna w mikroskopijnych rozmiarach, podczas gdy druk 3D z celulozy odbywa się przy wykorzystaniu dyszy o średnicy 0,4 mm.

Pomimo powyższych różnic eksperyment przyniósł oczekiwane rezultaty i udowodnił dużą zależność wpływu układu włókien celulozy na wytrzymałość wykonywanego modelu. Wykorzystanie tej metodyki może w przyszłości przyczynić się do opracowania ciekawych możliwości jej zastosowań.

Źródło: www.fabbaloo.com, www.sciencedirect.com